ИЗВЕСТКОВО-СИЛИКАТНО-ПЕРИКЛАЗОВЫЙ БЕЗОБЖИГОВЫЙ ОГНЕУПОР Российский патент 1997 года по МПК C04B35/22 

Изобретение относится к огнеупорной промышленности и может быть использовано при изготовлении огнеупорных изделий для футеровки металлургических агрегатов и печей для обжига магнезита, доломита и цемента.

Известен безобжиговый огнеупор из портландцементного клинкера и портландцемента, включающего, мас. портландцементный клинкер 50-67; портландцемент 33-50 [1]
Недостатком известного огнеупора является высокое содержание (20,8-29,2 мас. ) легкоплавких составляющих трехкальциевого алюмината и алюмоферритов кальция. В связи с этим показатели такого огнеупора (шлакоустойчивость, термостойкость, температура деформации под нагрузкой 0,2 Н/мм²) невысоки, а максимальная температура применения такого огнеупора не превышает 1450^oС.

Наиболее близким к изобретению является безобжиговый огнеупор, на основе известково-силикатно-периклазового клинкера и периклазового порошка при следующих соотношениях компонентов, мас. известково-силикатно-периклазовый клинкер фракции 3-0,5 мм 62-67; известково-силикатно-периклазовый клинкер фракции менее 0,1 мм 30; периклазовый порошок фракции менее 0,1 3-8 [2]
Данный безобжиговый огнеупор при вышеуказанном соотношении компонентов не обеспечивает достаточно высокую термостойкость и устойчивость к шлакам, а максимальная температура применения такого огнеупора составляет 1600-1700^oС.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении шлакоустойчивости, термостойкости безобжигового огнеупора и в увеличении максимальной температуры применения. Для достижения указанного технического результата известково-силикатно-периклазовый огнеупор, включающий известково-силикатно-периклазовый клинкер, периклазовый порошок и связку и содержит их при следующих соотношениях компонентов, мас. известково-силикатно-периклазовый клинкер фракции 3-0 мм 22-66,9; известково-силикатно-периклазовый клинкер фракции 0,09-0 мм 20-40; периклазовый порошок фракции 1-0 мм 8,1-30; связка 5-8.

Указанное соотношение компонентов обеспечивает повышение термостойкости, шлакоустойчивости и максимальной температуры применения. За счет увеличения содержания периклазового порошка достигается новое соотношение компонентов, приводящее к новому эффекту. Если содержание известково-силикатно-периклазового клинкера и периклазового порошка менее заявляемых пределов, то резко снижаются показатели шлакоустойчивости, термостойкости и предела прочности при сжатии. При содержании известково-силикатно-периклазового клинкера и периклазового порошка более заявляемых пределов также наблюдается снижение шлакоустойчивости и термостойкости. При этом наблюдается пропитка образца шлаком, что связано с увеличением содержания периклазового порошка.

Увеличение или уменьшение содержания связки практически снижает исследуемые свойства образцов. Показатели по шлакоустойчивости, термостойкости, предела прочности при сжатии в заявляемых пределах связки зависят от вида вводимой связки (полифосфат натрия, сернокислый магний, жидкое стекло, вода).

При введении связки, кроме воды, увеличение предела прочности образцов происходит как за счет образования кристаллогидратов силикатов кальция, являющихся основной фазой известково-силикатно-периклазового клинкера, так и за счет химического взаимодействия связки с компонентами массы.

Исследование уровня свойств безобжигового огнеупора показывает, что предлагаемый огнеупор известково-силикатно-периклазового состава является новым и имеет изобретательский уровень, так как установлено такое соотношение компонентов огнеупора, которое приводит к достижению необходимого технического уровня.

Безобжиговый огнеупор изготавливают путем смешения исходных компонентов, затворения их связкой в количестве 5-8 мас. от массы, перемешиванием ее в течение 5-7 мин, прессованием изделий и выдержке на воздухе. После выдержки изделий на воздухе в течение 1-5 сут изделия пригодны к эксплуатации.

Возможность осуществления изобретения подтверждается в следующими примерами (см.табл. 1 и 2).

Для изготовления образцов по предлагаемому изобретению использовали следующие материалы:
известково-силикатно-периклазовый клинкер, полученный путем обжига смеси известняка, серпентинита и фосфоритной муки.

Химический состав клинкера следующий, мас. СаО 60,1; MgO 12,7; SiO₂ 20,8; Al₂O₃ 2,4; Fe₂O₃ 2,8; P₂O₅ 0,15;
периклазовый порошок марки ППМП-86 (ТУ 14-8-5-2-86).

Для изготовления образцов прототипа (пример 9) использовали известково-силикатно-периклазовый клинкер из обожженной смеси известняка и дунита в массовом соотношении 70:30.

Химический состав клинкера, мас. СаО 55; МgO 15,4; SiO₂ 19,0; Al₂O₃ 2,7; Fe₂O₃ 3,5.

В качестве периклазового порошка использовали порошок марки ППМ-86 (ТУ 14-8-502-86).

Составы масс для изготовления образцов приведены в табл.1.

Для исследования свойств безобжиговых огнеупоров прессовали цилиндры и тигли диаметром и высотой 38 мм при удельном давлении 100 Н/мм². Образцы выдерживали на воздухе в течение трех суток, а затем термообрабатывали при температурах 120, 800, 1300 и 1500^oС и проводили их испытания на предел прочности при сжатии (ГОСТ 4071-80), деформацию под нагрузкой (ГОСТ 4070-83), термостойкость 1300^oС вода, шлакоустойчивость и пропитку шлаком.

Шлакоустойчивость (износ огнеупора) и пропитку шлаком определили статическим тигельным методом при температуре 1550^oС и выдержке 1 ч. Химический состав шлака, мас. СаО 52,5; SiO₂ 15,1; MgO 6,7.

Свойства исследованных образцов приведены в табл.2. Из табл.2 следует, что образцы предлагаемого известково-силикатно-периклазового безобжигового огнеупора имеют более высокую шлакоустойчивость по сравнению с прототипом. Так, шлакоустойчивость и термостойкость образцов возрастает в 1,7-2,0 раза. Показатели по пределу прочности на сжатие и температуре деформации под нагрузкой находятся на уровне прототипа. Максимальная температура применения составляет 1700-1750^oС.

Использование: при изготовлении безобжиговых огнеупоров известковосиликатнопериклазового состава для футеровки металлургических агрегатов, печей для обжига клинкера и других материалов. Сущность изобретения: огнеупор получают из шихты, включающей, мас.%: известковосиликатный клинкер фракции 3-0 мм 22-66,0; известковосиликатнопериклазовый клинкер фракции 0,09-0 мм 20-40; периклаз фракции 1-0 мм 8,1-30; связка 5-8. Характеристика: шлакоустойчивость 9-12%; термостойкость (1300^oС - вода) 5-6 теплосмен, температура начала деформации под нагрузкой 0,2 Н/мм² 1610-1620^oС; предел прочности при сжатии образцов термообработанных при 120, 800, 1300 и 1550^oС соответственно 61-77; 36-52; 44-60 и 62-70 Н/мм²; максимальная температура применения 1700-1750^oС. 2 табл.

Известково-силикатно-периклазовый безобжиговый огнеупор, полученный из шихты, включающей известково-силикатно-периклазовый клинкер, периклаз и связку, отличающийся тем, что шихта содержит известково-силикатно-периклазовый клинкер фракции 3 0 мм и 0,09 0 мм, а периклаз фракции 1 0 мм при следующем соотношении компонентов, мас.

Известково-силикатно-периклазовый клинкер фракции 3 0 мм 22,0 66,9
Известково-силикатно-периклазовый клинкер фракции 0,09 0 мм 20 40
Периклаз фракции 1 0 мм 8,1 30,0
Связка 5 8с